27. Как идеально смешать воду и спирт? Уравнениее Гиббса-Дюгема. Смешение двух Идеальных Газов.

Почему 70 мл воды и 30 мл спирта дают не 100 мл, а меньше? Разбираем растворы через парциальные мольные величины, энергию Гиббса и химический потенциал. От базовых понятий термодинамики до практических расчётов объёма смесей. Сравниваем идеальные газы и реальные жидкости, чтобы понять роль межмолекулярных взаимодействий. ------------------------------------------------------------------------------- Канал «Научная Тематика»! Поддержать канал Донатом🧧💰👇. Перевод на карту: Сбер: 4817 7601 3927 9347 Т-банк: 2200 7017 8811 7452 Сервисы раннего доступа, смотри видео раньше и поддержи канал: Подписка на Boosty • https://boosty.to/ivanovskiy/donate Подписка на VK_Donut • https://vk.com/donut/ivanovskiysergey Канал в соцсетях👇 Телеграм • https://t.me/ivanovskiysergey ВК • https://vk.com/ivanovskiysergey Дзен • https://dzen.ru/ivanovskiysergey Rutube •https://rutube.ru/video/person/30197834 ------------------------------------------------------------------------------- Лекция начинается с личной истории: вопрос преподавателя «Что такое спин?» на первом курсе запустил десятилетний маршрут самообразования. Уверенный ответ про «стрелку вверх-вниз» получил жёсткую оценку, после чего пришлось осваивать квантовую химию, механику, физику, математику и даже формальную логику через лектории и учебники. Переходим к растворам. Освежаем базу термодинамики понятным языком. Температура — параметр равновесия. Давление — сила на площадь. Объём — мера занятого пространства. Теплота — то, что чувствуешь у костра. Работа — результат действия силы на перемещение. Внутренняя энергия — «банка» для теплоты и работы. Энтропия — мера необратимости и беспорядка. Энергия Гиббса показывает возможность самопроизвольного процесса: если её изменение отрицательно, процесс идёт. Энтальпия — мера теплосодержания. Химический потенциал — изменение энергии Гиббса при добавлении вещества, показывает способность системы совершать немеханическую работу. Для несмешивающихся веществ объёмы просто суммируются, температура и давление выравниваются. Но при смешении нужны парциальные мольные величины — изменение экстенсивного свойства при добавлении одного моля вещества к смеси при фиксированных температуре, давлении и составе. Практика: один моль воды к чистой воде добавляет 18 мл, к чистому этанолу — только 14 мл. Для этанола: к себе — 58 мл, к воде — 52 мл. Парциальные объёмы зависят от состава и связаны уравнением Гиббса-Дюгема. Отсюда «задача бармена»: смешав 70 мл воды и 30 мл спирта, получим около 96,8 мл вместо 100 мл из-за сжатия раствора. Чтобы получить ровно 100 мл, нужно взять больше исходных компонентов. Этот эффект критичен в производстве водки и напитков. Почти все водные растворы полярных веществ дают сжатие объёма. Чтобы понять причины, рассматриваем идеальные газы. В них частицы не взаимодействуют, при смешении объём не меняется, теплота не выделяется, но энтропия растёт. Изменение энергии Гиббса отрицательно — процесс самопроизвольный. Термодинамика явно предсказывает смешение без теплового эффекта и без изменения объёма. В жидкостях межмолекулярные взаимодействия существенны: молекулы притягиваются или отталкиваются. Поэтому при смешении воды и этанола объём сжимается, может выделяться теплота. Изменение парциальных величин связано с межмолекулярными силами. Именно взаимодействия объясняют, почему 18 мл воды превращаются в 14 мл в спирте. Итоги: парциальные мольные величины — инструмент расчёта свойств растворов. Химический потенциал формулирует условия равновесия. Энергия Гиббса — критерий самопроизвольности. Сравнение газов и жидкостей показывает роль межмолекулярных взаимодействий. Следующая лекция — о самих межмолекулярных взаимодействиях в жидкостях. Приглашение на стримы: обновляем материал, отвечаем на вопросы, обсуждаем физхимию в живом формате. 0:00 История про вопрос «Что такое спин?» 13:15 Переход к растворам и парциальным величинам. База термодинамики: температура, давление, объём, теплота, работа. Энергия Гиббса и химический потенциал 22:10 Растворы и смешения. Парциальные мольные величины 30:35 Смесь вода-этанол и задача бармена. Парциальные мольные величины продолжение 46:58 Уравнение Гиббса-Дюгема. Смешение идеальных газов: энтропия, объём, теплота 1:00:07 Смешение двух идеальных газов на пальцах. Жидкости и роль межмолекулярных взаимодействий #физическаяхимия #термодинамика #растворы #энергияГиббса #химпотенциал